交互式數(shù)字電視中的嵌入式系統(tǒng)

當(dāng)今的集成數(shù)字電視接收機(jī)解碼器，即數(shù)字機(jī)頂盒(STB)已不再只是簡(jiǎn)單的音頻／視頻解調(diào)器／解擾器。它們是圖形豐富的多媒體終端，擁有功能強(qiáng)大的CPU (>150MIPS)和大量的嵌入代碼(>4MB)。大多數(shù)機(jī)頂盒還包括一個(gè)Java運(yùn)行時(shí)間環(huán)境作為其首選平臺(tái)，用于運(yùn)行應(yīng)用程序并支持交互式數(shù)字家庭娛樂與服務(wù)。這些設(shè)備將會(huì)整合數(shù)字視頻錄像(DVR)等新技術(shù)和用以連接的其它模式(V.90、DOCSIS、802.11b等)，并發(fā)展成為諸如家庭網(wǎng)關(guān)與媒體服務(wù)器等復(fù)雜產(chǎn)品。
對(duì)于這些先進(jìn)設(shè)備而言，到目前為止還沒有形成一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。之所以有如此多的選擇，其原因包括：市場(chǎng)的高速增長(zhǎng)、眾多競(jìng)爭(zhēng)者的市場(chǎng)細(xì)分(關(guān)于最佳技術(shù)，各個(gè)競(jìng)爭(zhēng)者都有其自己的觀點(diǎn))以及技術(shù)的不斷發(fā)展。
對(duì)于那些希望從晶圓廠商的革新中獲益的消費(fèi)電子產(chǎn)品制造商(CEM)而言，他們必須應(yīng)對(duì)大量的標(biāo)準(zhǔn)，從各種中間件中進(jìn)行選擇，以及適應(yīng)功能上的實(shí)質(zhì)性變化。
風(fēng)河公司除了提供業(yè)界領(lǐng)先的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)與開發(fā)工具外，還提供獨(dú)特的軟件技術(shù)組合，用于滿足當(dāng)今交互式數(shù)字電視(iDTV)市場(chǎng)的各種需要，其中包括：
聯(lián)網(wǎng)與連接：多種多樣的有線與無(wú)線連接及聯(lián)網(wǎng)協(xié)議棧；
?數(shù)字媒體框架(DMF)：一種模塊化交互式數(shù)字電視架構(gòu)，它允許硬件平臺(tái)的快速配置和更改控制；
?WindML：用于嵌入式多媒體應(yīng)用程序的基礎(chǔ)圖形、視頻和音頻技術(shù)；
?JWorks：一種以較小內(nèi)存空間提供高性能的最佳嵌入式Java解決方案；
?面對(duì)家庭網(wǎng)關(guān)的Tornado：用于寬帶接入家庭網(wǎng)關(guān)的集成化軟件平臺(tái)和開發(fā)環(huán)境。

連通性
該公司的外圍設(shè)備支持包括各種硬件設(shè)備的初始化代碼，以及嵌入式iDTV卡必須支持的各種硬件外圍設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。典型的驅(qū)動(dòng)程序包括串行、以太網(wǎng)、定時(shí)器及ATA／IDE外圍設(shè)備。

數(shù)字媒體框架
通過強(qiáng)調(diào)經(jīng)現(xiàn)有接口來(lái)訪問那些不常用的隱藏組件，風(fēng)河的通用軟件平臺(tái)提供了適用于交互式數(shù)字電視設(shè)備的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(圖1)。消費(fèi)電子產(chǎn)品制造商可從此數(shù)字媒體框架獲取如下益處：
?一種低級(jí)的功能性基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上可創(chuàng)建跨平臺(tái)的可移植應(yīng)用程序。
?一種可移植、模塊化架構(gòu)，它允許通過一個(gè)硬件抽象層快速配置和更改對(duì)該硬件平臺(tái)的控制。
?一種獨(dú)立于平臺(tái)的可裁剪架構(gòu)，可以對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)展，以支持多中間件平臺(tái)，如MHP與專有環(huán)境。

WindML 圖形
圖形與用戶友好的輸入是高級(jí)交互式數(shù)字電視設(shè)備的核心功能。為了滿足消費(fèi)者的期望，交互式數(shù)字電視設(shè)備必須使用諸如圖形處理器、液晶顯示屏、視頻芯片組、音頻處理器及輸入設(shè)備等技術(shù)來(lái)完成任務(wù)。在整合這些技術(shù)的同時(shí)，要保持較小內(nèi)存占用空間、高可靠性以及最佳的性能是一件富有挑戰(zhàn)性并且非常耗時(shí)的任務(wù)。
WindML(風(fēng)河多媒體庫(kù))支持運(yùn)行在嵌入式系統(tǒng)中的各種多媒體應(yīng)用程序，它為各種各樣的架構(gòu)提供了基礎(chǔ)圖形、視頻和音頻技術(shù)。WindML是一種基于可裁剪架構(gòu)的多媒體庫(kù)。
支持多圖形及視頻層意味著可以在電視視頻中覆蓋一個(gè)文本、圖形或完整應(yīng)用程序的圖形層。風(fēng)河多媒體庫(kù)能夠滿足嵌入式設(shè)備的所有圖形需求，從而使得開發(fā)人員能夠在風(fēng)河的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中構(gòu)建豐富的、全比例的嵌入式圖形用戶界面，并且系統(tǒng)開銷很低、能大大縮短產(chǎn)品的上市時(shí)間。

JWorks 嵌入式Java
Java技術(shù)為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員提供了嶄新的機(jī)會(huì)，開啟了連接、可再編程設(shè)備的新篇章。它現(xiàn)在是所有交互式數(shù)字電視交互性引擎的主要標(biāo)準(zhǔn)，可為用戶提供全新的交互式應(yīng)用程序與服務(wù)。同樣，其本質(zhì)還在于能夠提供可能的最快、最可靠性能，同時(shí)還滿足了機(jī)頂盒的成本限制，從而限定了支持它所需要的內(nèi)存和處理能力。通過采用風(fēng)河的JWorks產(chǎn)品套件，可以顯著加快產(chǎn)品的開發(fā)周期。
Jworks基于加速Sun兼容技術(shù)——Insignia的Jeode軟件，并包含了嵌入式虛擬機(jī)(EVM)和庫(kù)，以在VxWorks中運(yùn)行PersonalJava應(yīng)用程序(見圖2)。EVM的特性在于一個(gè)動(dòng)態(tài)自適應(yīng)編譯器(DAC)，它允許開發(fā)人員在其目標(biāo)系統(tǒng)上微調(diào)性能與內(nèi)存大小。
JWorks嵌入式Java解決方案擴(kuò)展了VxWorks實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的功能，但同時(shí)保留了VxWorks的高可靠性、高可裁剪性、高可移植性、較小內(nèi)存占用空間以及高性能。
JWorks集成并高效利用了Tornado開發(fā)平臺(tái)的所有組件。這些組件包括：VxWorks實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、板級(jí)支持包(BSP)、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、圖形與多媒體庫(kù)、文件系統(tǒng)、聯(lián)網(wǎng)與連接協(xié)議以及開發(fā)工具等。開發(fā)人員可以節(jié)省創(chuàng)建和整合一個(gè)高性能JVM通常所需的數(shù)百個(gè)“工程師- 月”(一個(gè)工程師在一個(gè)月內(nèi)完成的工作量)，將精力集中于其應(yīng)用程序與競(jìng)爭(zhēng)者應(yīng)用程序的差異性上。

面對(duì)家庭網(wǎng)關(guān)的Tornado
寬帶Internet接入與基于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)日益增強(qiáng)的可用性推動(dòng)了高級(jí)網(wǎng)關(guān)設(shè)備的發(fā)展。服務(wù)提供商與用戶均對(duì)網(wǎng)關(guān)設(shè)備提出了更高級(jí)的特性，包括接入共享與安全性、遠(yuǎn)程管理以及用于語(yǔ)音和娛樂的多媒體能力。面向家庭網(wǎng)關(guān)的Tornado(見圖3)為家庭與小型辦公場(chǎng)所中的所有網(wǎng)關(guān)設(shè)備提供了實(shí)際所需的核心功能集。
采用面向家庭網(wǎng)關(guān)的Tornado，交互式數(shù)字電視開發(fā)人員可以從一個(gè)單一可信任源中獲得完整的軟件套件，而無(wú)需將不同來(lái)源的聯(lián)網(wǎng)組件組合在一起，然后將它們集成于一個(gè)特殊基板上。在VxWorks中預(yù)置了聯(lián)網(wǎng)組件，動(dòng)態(tài)配置接口被鏈接至VxWorks中的SNMP代理上，從而節(jié)省了大量的開發(fā)時(shí)間，并縮短了產(chǎn)品的上市時(shí)間。
面向家庭網(wǎng)關(guān)的Tornado為開發(fā)人員提供了很強(qiáng)的通用聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)，并可對(duì)此基礎(chǔ)進(jìn)行拓展，以使其能夠支持將來(lái)更高級(jí)的功能。

VxWorks 5.x
VxWorks是Tornado II嵌入式開發(fā)平臺(tái)(見圖4)的運(yùn)行組件，它是嵌入式開發(fā)行業(yè)應(yīng)用最為廣泛的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。它包含了Wind微核的核心功能、高級(jí)聯(lián)網(wǎng)支持、功能強(qiáng)大的文件系統(tǒng)、輸入／輸出管理以及C++與其它標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行的支持。
VxWorks專為高可裁剪性而設(shè)計(jì)，它使得開發(fā)人員可以將緊缺的內(nèi)存資源分配給其應(yīng)用程序，而不是操作系統(tǒng)。從需要幾千字節(jié)內(nèi)存的深度嵌入式設(shè)計(jì)到復(fù)雜的高端實(shí)時(shí)系統(tǒng)(需要更多操作系統(tǒng)功能)，開發(fā)人員可以從100多個(gè)不同選項(xiàng)中進(jìn)行選擇，從而能夠創(chuàng)建數(shù)以百計(jì)的不同配置。開發(fā)人員還可以在開發(fā)過程中使用單獨(dú)模塊，而在生產(chǎn)系統(tǒng)中省去?！?/P>